(57)【要約】【課題】摩擦式クラッチでクラッチが滑る状態に制御されているときに生じるシャダの発生傾向を識別する。シャダ発生を適正に識別して、クラッチ・ディスクの交換を促す警報を発生する装置を提供する。【解決手段】クラッチがスリップする状態に制御されているときに、スリップ率に対する角加速度の大きさを観測記録して、その分布状態がスリップ率の小さい領域で角加速度が大きくなるときに、シャダが発生しやすくなるとしてシャダ発生の傾向を識別する。シャダ発生傾向が認められるときに、クラッチ・ディスクの交換を促す警報を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチがスリップ状態にあるとき、そのクラッチのスリップ率および回転角加速度を演算する手段と、演算されたスリップ率の小さい領域の回転角加速度がスリップ率の大きい領域の回転角加速度より大きくなる現象が繰り返し発生することを識別する手段とを備えたことを特徴とするクラッチのシャダ識別装置。
【請求項２】
請求項１記載のシャダ識別装置に所定の頻度でシャダが識別されるときに、警報表示を発生する手段を備えたクラッチ摩耗警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャダ（shudder）として知られる車両クラッチに発生する異常な機械振動の発生を識別するために利用する。本発明は、摩擦式クラッチを備えた車両のクラッチ制御に利用する。本発明は、クラッチ・ディスクの摩耗を警告する装置に利用することができる。本発明は、クラッチ・ペダルを利用することなく、アクセル・ペダルの操作により、エンジン回転速度およびクラッチ・ストロークをともに制御する自動クラッチ装置に実施するために開発された装置であるが、運転者が操作するクラッチ・ペダルを備えた装置にも実施することができる。
【背景技術】
【０００２】
摩擦式クラッチは、そのディスクがスリップ状態にあるとき、シャダといわれる異常な機械振動を発生することがある。シャダは旧くから、不適切な運転操作により発生することが知られている。とくに発進時や微速走行時に発生しやすい。熟練した運転者は、クラッチ・ペダルの操作中にシャダが発生すると、音響あるいは体感によりこれを認識して、クラッチ・ペダルをもう一度踏み直す、変速機を一段低速側にシフトしてクラッチ・ペダルの操作をしなおすなどの運転操作を行って、シャダが継続する状態から離脱する。
【０００３】
運転者によるクラッチ・ペダルの操作を行わない自動クラッチ制御装置でも、摩擦式クラッチを利用する装置ではシャダが発生することがある。自動クラッチ制御装置では、円滑な制御のためにシャダの発生を適正に抑圧することが必要である。シャダを抑制するためにクラッチ・ディスクにダンパを設ける技術も知られている。
【０００４】
下記［特許文献１］（出願人、本田技研）には、シャダを観測するための装置が開示されている。これは振動検出装置に振動が検出されているときに、これをシャダによる振動と、悪路を走行するときに発生する振動とを区別するためのものである。このために、二つの回転センサの出力からクラッチのスリップ率を算出するとともに、検出センサの出力波形を周波数成分分析して、シャダ発生の判定を行う技術が説明されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５９８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
摩擦式クラッチを利用する車両のクラッチ・ディスクの保守整備は、一般に、車両の走行距離にしたがって行われている。またクラッチ・ディスクの摩耗については、クラッチ・ストロークが所定値より大きくなったことにより判定し、クラッチ・ディスクの交換を行うように、多くの車両ではその標準整備仕様が設定されている。
【０００７】
発明者らの経験によれば、シャダの発生は、クラッチ・ディスクの摩耗状態により発生の可能性が顕著に変化する。シャダはクラッチ板が新品であるときにはほとんど発生することがなくとも、クラッチ板の摩耗が進むにしたがってその発生する割合が大きくなる。これは、クラッチの開閉を直接的な運転者のペダル操作によらない自動クラッチ制御装置でその傾向が顕著である。さらにこれを詳しく分析すると、クラッチ板の摩擦係数がクラッチ板全体にわたり一様でなくなると、クラッチがスリップしている状態、すなわちクラッチが接触しているがその入力軸と出力軸との回転が異なる状態のときに、入力軸から出力軸への動力伝達が大きくなり、しかも入力軸の回転速度が比較的小さいときに、シャダが発生する可能性が高くなる。
【０００８】
したがってシャダ発生の可能性を簡単に識別することができるなら、これによりクラッチ・ディスクの摩耗状態を検出して、シャダがひんぱんに発生するようになる前にクラッチ・ディスクの摩耗についての警報を発生して、クラッチ・ディスクの交換を促す装置を各車両に装備することができることになる。
【０００９】
上記［特許文献１］に開示された装置には、上述のようにシャダの発生を観測するための装置が説明されているが、このために周波数解析を行うための回路が必要であり、この装置は高価である。本来シャダも一種のノイズであり、これを一般ノイズと分離して観測するには、かなり精密な解析回路が必要になるものと考えられる。これは研究室で利用することはできても、一般車両に搭載するシャダ発生観測装置としては不向きである。またこの［特許文献１］に記載された装置は、入力情報は回転センサである。したがって回転センサとして、シャダ周波数の変動成分を適正にピックアップできる素子を利用する必要があるから、回転センサとしても相応に高級な装置を必要とするものと考えられる。
【００１０】
本発明はこのような背景に行われたものであって、摩擦式クラッチに発生するシャダを識別するための装置を提供することを目的とする。本発明は、シャダ発生を適正に識別して、クラッチ・ディスクの交換を促す警報を発生する装置を提供することを目的とする。本発明は、このための装置であって、構成が簡単であり、一般車両に搭載できる程度に安価であるとともに、適正な識別を行うことができる装置を提供することを目的とする。さらにシャダが相応の頻度で観測されるときにこれを警報表示する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、クラッチがスリップ状態にあるとき、そのクラッチのスリップ率（１−Ｎｃ／Ｎｅ）および回転角加速度（ｄＮｃ／ｄｔ）を演算する手段と、この手段により検出されたスリップ率の小さい領域の回転角加速度がスリップ率の大きい領域の回転角加速度より大きくなる現象が繰り返し発生することを識別する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
エンジン回転の情報（Ｎｅ）およびクラッチ出力軸の回転の情報（Ｎｃ）は、それぞれ回転センサの出力により得られる。現在市販されている車両のクラッチ制御装置では、すでにこの二つの回転センサは装備されているとともに、この二つの回転センサの出力情報はクラッチ制御装置の入力情報として取込まれている。
【００１３】
クラッチがスリップ状態にあることは、クラッチが接方向に制御されたときに、エンジン回転の情報（Ｎｅ）とクラッチ出力軸の回転情報（Ｎｃ）とが一致しないことから識別される。このときスリップ率（１−Ｎｃ／Ｎｅ）はクラッチ制御装置により定常的に演算されている。出力軸の回転角速度（ｄＮｃ／ｄｔ）は出力軸の回転速度情報を時間微分演算することにより求められる。これはクロック信号によりリセットが繰り返される計数演算であり、これもクラッチ制御装置に適当なソフトウエアを設定することにより、定常的に演算することができる。
【００１４】
さらに、スリップ率の小さい領域の回転角加速度がスリップ率の大きい領域の回転角加速度より大きくなる現象が繰り返し発生すると、これがシャダ発生を意味するということは経験則である。この経験則の合理性については、あとから実施例図面を参照して詳しく説明する。どの程度に繰り返し発生すると警報状態とするかは、設計の問題であり、これもあとから例を示して説明する。
【００１５】
このシャダ識別装置に所定の頻度でシャダが識別されるときに、警報表示を発生する手段を設けることによりクラッチ摩耗警報装置が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクラッチのシャダ識別装置は、すでに販売されている車両に装備されたクラッチ制御装置に、簡単なソフトウエアを追加することにより実施することができる。本発明により、シャダ発生を適正に識別して、クラッチ・ディスクの交換を促す警報を発生する装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して本発明実施例装置についてさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。これは大型車両であってディーゼル機関を搭載した貨物用車両に本発明を実施したものである。エンジン１の動力出力軸にクラッチ２が連結され、このクラッチ２の出力軸に変速機３が連結され、この変速機３の出力軸は車軸に回転動力を伝達するためのプロペラ軸５である。
【００１８】
上記クラッチ２は乾式のクラッチ板を備えた摩擦式クラッチにより構成される。このクラッチ２の機械的な開閉制御はクラッチ・ブースタ６により行われる。クラッチ・ブースタ６へはその駆動エネルギとして空気圧が送られていて、この空気圧の開閉操作は、クラッチ・アクチュエータ８から供給される油圧により実行される。このクラッチ・アクチュエータ８は電気信号により制御される。
【００１９】
上記変速機３は前進７段後退１段のギヤ組み合わせにより構成されたよく知られた装置であり、その変速機３のギヤ切換えは変速制御装置４により機械的に制御される。変速制御装置４にはその切換え制御のための動力源として、車両の空気圧が供給されている。変速制御装置４の内部には、この空気圧により作動する複数の空気圧シリンダ（図示せず）が設けられ、この空気圧シリンダへの空気圧を供給するための開閉弁は電気信号により制御される。
【００２０】
上記変速制御装置４およびクラッチ・アクチュエータ８に供給される電気信号は、変速制御回路１１に含まれるクラッチ制御回路１０が発生する。この変速制御回路１１はプログラム制御回路を含む論理回路である。本発明のクラッチ制御装置の制御論理は、このプログラム制御回路にソフトウエアとして実装されるとともに、この変速制御回路１１が発生する出力電気信号により実行される。
【００２１】
エンジン１に燃料を供給する燃料ポンプ１３は、エンジン制御回路１２により制御される。このエンジン制御回路１２もプログラム制御回路である。このエンジン制御回路１２および上記変速制御回路１１は、通信バス１４により連結されて、相互に情報を共有するように構成されている。この構成もよく知られた構成である。
【００２２】
変速制御回路１１には入力インターフエイス（Ｉ／Ｏ）を介して、アクセル・ペダル９の操作量（Ａ）、エンジン１に設けられた回転センサからのエンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ２の出力軸に設けられた回転センサからのクラッチ回転速度（Ｎｃ）、プロペラ軸５に設けられた回転センサからの車速（ｖ）、およびクラッチ・ストローク・センサ７からのクラッチ・ストローク（Ｓ）を電気信号として取込み、これを入力情報とする。そして変速制御回路１１は、本発明に係る出力情報として、クラッチの摩耗警報ＡＬを送出する。この摩耗警報は光学的表示で行うことがよい。この警報は緊急度の低い警報であるから、必ずしも運転席に表示せず、エンジン・ルーム等に表示することもできる。
【００２３】
このような構成の装置で本発明に関連する動作を説明すると、運転者は車両を発進させようとして、エンジンを始動し、変速装置をＤ（ドライブ位置）に設定する。これに対応して変速制御回路１１は、クラッチ・アクチュエータ８を駆動し、クラッチ・ブースタ６に空気圧を供給してクラッチ２を断状態に設定する。さらに変速制御回路１１は、変速制御装置を駆動して変速機３のギヤ組み合わせを前進２段に設定する。運転者がアクセル・ペダル９を緩やかに踏み込むと、エンジン回転速度がしだいに上昇し、それに対応してクラッチ制御回路１０はクラッチ・アクチュエータ８の出力油圧をゆるやかに上昇させる。これに応じてクラッチ・ブースタ６の空気圧が緩やかに減圧方向に制御されて、クラッチ２のクラッチ・ディスクが滑る状態となり、エンジン１の出力トルクが変速機３に伝達される。
【００２４】
図２にこのときのクラッチの回転およびクラッチのスリップ率を示す。図２はエンジン出力軸の回転速度（Ｎｅ）およびクラッチの出力軸の回転速度（Ｎｃ）、さらにクラッチのスリップ率（１−Ｎｃ／Ｎｅ）をスケールの等しい時間軸上に表示する動作図である。時刻ｔ1でクラッチ・ディスクがミートしはじめてクラッチが滑る状態になる。クラッチ・ブースタ６の空気圧が徐々に減圧されてゆくと、エンジン出力軸の動力がクラッチ出力軸に伝達されるようになり、図２のクラッチ出力軸の回転速度（Ｎｃ）はエンジン出力軸の回転速度（Ｎｅ）に接近してゆく。そして時刻ｔ２で、クラッチ・ディスクが完全にミートする（Ｎｅ=Ｎｃ）。
【００２５】
このとき図２にハッチングを付して表示する領域で、クラッチ出力軸の回転が不安定になって、クラッチ装置全体および車両が激しく振動する現象が発生することがある。これが本発明で問題とするシャダである。本発明の装置は、クラッチにこのようなシャダが発生しやすくなる傾向があることを識別することができる。
【００２６】
これを識別するための作用を説明する。クラッチ制御回路１０はつぎのような演算を実行する。すなわち、クラッチがスリップ状態にあるとき、つまり図２に示す時刻ｔ1からｔ2までの間にわたり、スリップ率（１−Ｎｃ／Ｎｅ）およびクラッチの回転角速度（ｄＮｃ／ｄｔ）を多数の時点で観測演算し、これを時系列的に記録する。この記録結果を図３に示すように横軸スリップ率、縦軸角加速度の平面にプロットする。図３のｘ印は記録結果である。この記録結果の傾向は図３に示す直線のように右下がりになる。この傾向が右下がりになったとき、つまりスリップ率の大きい領域で角加速度が小さく、あるいはスリップ率の小さい領域で角加速度が大きくなるときに、シャダが発生しやすい状態になる。記録結果をプロットした傾向が図３に破線で示すように水平になる、あるいは右上がりになるときにはシャダの発生が小さい。クラッチ・ディスクが新品であるときにはこの傾向は破線のようになり、クラッチ・ディスクが長期間にわたり使用されると、実線のような傾向になる。これは経験則であり、その理由を簡単に説明するとつぎのとおりである。
【００２７】
すなわち、クラッチ・ディスクの摩擦係数（μ）は、新品の場合には、クラッチのスリップ率にかかわらずほぼ一様である。ところがクラッチ・ディスクが長期間にわたり使用されると、これが一様でなくなり、スリップ率の小さい領域（回転差の小さい領域）で摩擦係数（μ）が急に増大する現象が発生する。したがって、長期間にわたり使用されたクラッチ・ディスクについて、クラッチが滑る半クラッチの状態を考えると次のようになる。クラッチの入力軸と出力軸との回転差が大きい発進時には、円滑に出力軸の回転速度が大きくなるように動力伝達が行われるが、クラッチの入力軸と出力軸との回転差が小さくなると、摩擦係数（μ）が急に大きくなり、クラッチの入力軸から出力軸への動力伝達が急増する現象が発生する。これが上述のシャダ発生の原因になるものと考えられる。
【００２８】
したがって、このような傾向が繰り返しｎ回識別されるとき、変速制御回路１１はクラッチ・ディスク交換の警報（ＡＬ）を発生するように構成する。上記ｎ回は、例えば停車状態の車両が１００回実行される毎に数回ないし十数回である。この警報によりクラッチ・ディスクの交換を適正化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
上記実施例では、本発明による識別結果はクラッチ・ディスク交換の警報発生に利用するとしたが、本発明によるシャダ発生傾向の識別結果は、シャダ発生を回避するように自動クラッチ制御の論理を変更するように利用できる可能性がある。例えば、シャダ発生の傾向が大きくなってきたとき、車両発進時にクラッチがスリップ状態になってから、クラッチ入力軸の回転と出力軸の回転が一致する（Ｎｅ＝Ｎｃ）までに、長い時間をかけるように制御論理を変更することなどが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】クラッチ制御中の時間経過に対する回転速度およびスリップ率を表示する図。
【図３】スリップ率に対する角加速度の分布を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１    エンジン
２    クラッチ
３    変速機
４    変速制御装置
５    プロペラ軸
６    クラッチ・ブースタ
７    クラッチ・ストローク・センサ
８    クラッチ・アクチュエータ
９    アクセル・ペダル
1０  クラッチ制御回路
１１  変速制御回路
１２  エンジン制御回路
１３  燃料ポンプ
１４  通信バス
【図１】
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【図２】
2005147248.tif 000004
【図３】
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